Проектирование мультисервисной сети

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство транспорта и связи Украины

Кафедра сетей связи

Курсовой проект

на тему:

„Проектирование мультисервисной сети”

Одесса 2012

Содержание:

Введение

Задание

Исходные данные

Выполнение проектного задания

Расчет трафика, генерируемого абонентами объектов сети

Формирование матрицы информационного тяготения

Синтез структуры сети и формирование матрицы связей

Выбор коммутационного оборудования

Выводы

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Мультисервисные сети обеспечивают возможность предоставления пользователям наиболее широкого спектра качественных услуг при эффективном использовании передающих ресурсов сети и универсальном способе обработки нагрузки, порождаемой различными приложениями. Основной транспортной технологией мультисервисных сетей является технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode).

АТМ, как стандартизированная архитектура пакетно-ориентированной передачи и коммутации, первоначально предназначалась для обслуживания широкополосных цифровых сетей с интеграцией служб (B-ISDN). С тех пор возможности АТМ были расширены для поддержки различных типов служб: широкополосных, узкополосных, пульсирующего трафика, приложений реального времени.

Сети АТМ строятся по принципу коммутируемой среды (коммутируемой топологии) с выделением уровней доступа, распределения и ядра. Уровень доступа в территориальных сетях представляет собой опорную сеть, объединяющую коммутаторы АТМ, расположенные в областных узлах коммутации. Уровень распределения определяют зональные узлы с размещениями в них АТМ-коммутаторами. Коммутаторы уровня ядра размещаются в главных территориальных узлах.

Стандарт ATM не вводит свои спецификации на реализацию физического уровня. Здесь он основывается на технологии SDH/SONET, принимая ее иерархию скоростей. В соответствии с этим начальная скорость доступа пользователя сети -- это скорость STM-1 155 Мбит/с. Магистральное оборудование ATM работает и на более высоких скоростях STM-4 622 Мбит/с и STM-16 2,5 Гбит/с.

Задание

1. Расчёт трафика, генерируемого абонентами объектов сети и формирование матрицы взаимного тяготения между объектами.

2. Синтез структуры сети и формирование матрицы связей.

3. Выбор коммутационного оборудования узлов и формирование требований к оборудованию систем передачи линий связи по предоставлению необходимой полосы пропускания.

мультисервисная сеть коммутационное оборудование

Исходные данные к проектированию:

Масштаб территории, охватываемой сетью, определяется границами Украины. В качестве объектов сети принимаются области административного деления Украины, общее количество которых n=25 (карта Украины приведена в Приложении). Возникающая нагрузка объекта сети концентрируется в областном центре. Областные центры рассматриваются в качестве мест расположения узлов уровня доступа в мультисервисную сеть.

В качестве потенциальных абонентов для каждого объекта сети рассматривается население областей Украины (таблица №1).

Перечень служб, обеспечивающих предоставление широкополосных услуг, с указанием класса пользователей (КС - квартирный сектор, ДС - деловой сектор, УАТС - учрежденческие АТС, Центр служб) и параметров трафика приведен в таблице №2.

Структурный состав абонентов объектов сети приведен в таблице №3.

Матрица расстояний между областными центрами Украины приведена в приложении А.

Таблица 1 - Население областей Украины

№ объекта сети	Область	Количество потенциальных абонентов, тыс. чел.
1	Винницкая	1772,4
2	Днепропетровская	3567,6
3	Донецкая	4841,1
4	Житомирская	1389,5
5	Запорожская	1929,2
6	Ивано-Франковская	1409,8
7	Киевская	4439,2
8	Кировоградская	1133,1
9	Луганская	2546,2
10	Волынская (Луцк)	1060,7
11	Львовская	2626,5
12	Николаевская	1264,7
13	Одесская	2469
14	Полтавская	1630,1
15	Ровенская	1173,3
16	АР Крым (Симферополь)	2413,2
17	Сумская	1299,7
18	Тернопольская	1142,4
19	Закарпатская (Ужгород)	1258,3
20	Херсонская	2914,2
21	Харьковская	1175,1
22	Хмельницкая	1430,8
23	Черкасская	1402,9
24	Черниговская	1245,3
25	Черновицкая	922,8

Таблица 2 - Перечень служб с указанием класса пользователей

Служба к	Класс пользователей qк	Пиковая скорость , бит/с	Пачечность pch(qk)	Длительность пика или сеанса связи	Число вызовов в ЧНН
				с	с
1 Телефония	КС ДС УАТС	64К 64К 64К	1 1 1	100 100 100	100 100 100	3,6 14,4 162,0
2 Факс (цветной)	ДС УАТС	2М 2М	1 1	3 3	3 3	12,0 12,0
3 Видео-телефония	КС ДС УАТС	10М 10М 10М	5 5 5	1 1 1	100 100 100	0,72 0,72 3,60
4 Поиск видео	КС ДС УАТС Центр служб	10М 10М 10М 10М	18 18 18 18	10 10 10 10	180 180 180 180	0,2 2,0 8,0 46,2
5 Поиск документов	КС ДС УАТС Центр служб	64К 64К 64К 64К	200 200 200 200	0,25 0,25 0,25 0,25	300 300 300 300	0,6 3,0 6,0 39,6
6 Передача данных	ДС УАТС	64К 64К	200 200	0,04 0,04	30 30	24,0 72,0

Таблица 4 - Наименования зональных узлов и процент одновременно работающих пользователей сети

Последняя цифра студ. билета	W, %	Предпоследняя цифра студ. билета	Колличество зон, m	Центры зон Jmр
5	5	3	5	Львов, Киев, Полтава, Запорожье, Симферополь

Выполнение проектного задания

Мультисервисные сети обеспечивают возможность предоставления пользователям наиболее широкого спектра качественных услуг при эффективном использовании передающих ресурсов сети и универсальном способе обработки нагрузки, порождаемой различными приложениями. Основной транспортной технологией мультисервисных сетей является технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode).

АТМ, как стандартизированная архитектура пакетно-ориентированной передачи и коммутации, первоначально предназначалась для обслуживания широкополосных цифровых сетей с интеграцией служб (B-ISDN). С тех пор возможности АТМ были расширены для поддержки различных типов служб: широкополосных, узкополосных, пульсирующего трафика, приложений реального времени.

Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI), который назначается соединению при его установлении и уничтожается при разрыве соединения. Адрес конечного узла ATM, на основе которого прокладывается виртуальный канал, имеет иерархическую структуру, подобную номеру в телефонной сети, и использует префиксы, соответствующие кодам стран, городов, сетям поставщиков услуг и т. п., что упрощает маршрутизацию запросов на установление соединения.

Виртуальные соединения могут быть постоянными (Permanent Virtual Circuit, PVC) и коммутируемыми (Switched Virtual Circuit, SVC). Для ускорения коммутации в больших сетях используется понятие виртуального пути -- Virtual Path, который объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети ATM общий маршрут между исходным и конечным узлами или общую часть маршрута между некоторыми двумя коммутаторами сети. Идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI) является старшей частью локального адреса и представляет собой общий префикс для некоторого количества различных виртуальных каналов. Таким образом, идея агрегирования адресов в технологии ATM применена на двух уровнях -- на уровне адресов конечных узлов (работает на стадии установления виртуального канала) и на уровне номеров виртуальных каналов (работает при передаче данных по имеющемуся виртуальному каналу).

Для каждого типа служб АТМ обеспечивает заданное качество обслуживания нагрузки, которое оценивается такими параметрами как задержка пакетов дисперсия задержки и вероятность потери пакетов. Эта опция называется QoS (Quality of Service). Обеспечение QoS является коренным отличием технологии АТМ от существующих сетевых технологий и позволяет полноценно передавать интегральный трафик (голос, видео, данные). При этом весь разнородный трафик преобразуется в стандартные ячейки - 48-байтовые пакеты, дополнение 5-байтовыми заголовками.

В зависимости от требований источников к скорости передачи и QoS различают следующие основания категории классов трафика:

с постоянной битовой скоростью СBR (Constant Bit Rate);

с переменной битовой скоростью VBR (Variable Bit Rate);

с доступной битовой скоростью ABR (Available Bit Rate);

с негарантированной битовой скоростью UBR (Unspecified Bit Rate).

Основными сетевыми устройствами АТМ являются АТМ-коммутаторы, с помощью которых организуются виртуальные соединения на время сеанса связи и обеспечивается предоставление QoS пользователям. [1]

В сетях АТМ различают два типа интерфейсов: UNI (User-Network Interface) и NNI (Network-Node Interface). Интерфейс UNI обеспечивает подключение периферийного не АТМ устройства (например, маршрутизатора) к АТМ коммутатору опорной сети. Интерфейс NNI используется для взаимодействия между АТМ коммутаторами.

Сети АТМ строятся по принципу коммутируемой среды (коммутируемой топологии) с выделением уровней доступа, распределения и ядра. Уровень доступа в территориальных сетях представляет собой опорную сеть, объединяющую коммутаторы АТМ, расположенные в областных узлах коммутации. Уровень распределения определяют зональные узлы с размещениями в них АТМ-коммутаторами. Коммутаторы уровня ядра размещаются в главных территориальных узлах.

В сетях АТМ различают два типа интерфейсов: UNI (User-Network Interface) и NNI (Network-Node Interface). Интерфейс UNI обеспечивает подключение переферийного не АТМ оборудования (например, маршрутизаторов) к АТМ коммутатору опорной сети. Спецификация UNI определяет структуру пакета, адресацию станций, обмен управляющей информацией, уровни протокола ATM, способы установления виртуального канала и способы управления трафиком. Интерфейс NNI используется для взаимодействия между АТМ коммутаторами

Сети АТМ строятся по принципу коммутируемой топологии с выделением уровней доступа, распределения и ядра. Уровень доступа в территориальных сетях является опорной сетью, которая объединяет коммутаторы АТМ, расположенные в областных узлах коммутации. Уровень распределения определяют зональные узлы с размещенными в них АТМ-коммутаторами. Коммутаторы уровня ядра размещаются в главных территориальных узлах.

Стандарт ATM не вводит свои спецификации на реализацию физического уровня. Здесь он основывается на технологии SDH/SONET, принимая ее иерархию скоростей. В соответствии с этим начальная скорость доступа пользователя сети -- это скорость STM-1 155 Мбит/с. Магистральное оборудование ATM работает и на более высоких скоростях STM-4 622 Мбит/с и STM-16 2,5 Гбит/с. На скорости 155 Мбит/с можно использовать не только волоконно-оптический кабель, но и неэкранированную витую пару категории 5. На скорости 622 Мбит/с допустим только волоконно-оптический кабель. Работа на сверхвысоких скоростях существенно удорожает оборудование ATM из-за сложности реализации операций разбиения пакетов на ячейки и сборки ячеек в пакеты в заказных интерфейсных коммутаторов.

Имеются и другие физические интерфейсы к сетям ATM, отличные от SDH/ SONET. К ним относятся интерфейсы Т1/Е1 и ТЗ/ЕЗ, распространенные в глобальных сетях, и интерфейсы локальных сетей -- интерфейс с кодировкой 4В/5В со скоростью 100 Мбит/с (FDDI) и интерфейс со скоростью 25 Мбит/с, предложенный компанией IBM и утвержденный ATM Forum. Кроме того, для скорости 155,52 Мбит/с определен так называемый физический уровень «cell-based», то есть уровень, основанный на ячейках, а не на кадрах SDH/SONET. Этот вариант физического уровня не использует кадры SDH/SONET, а отправляет по каналу связи непосредственно ячейки формата ATM, что сокращает накладные расходы на служебные данные, но несколько усложняет задачу синхронизации приемника с передатчиком на уровне ячеек.

Рисунок 1 - Коммутируемая топология

Класс трафика (называемый также классом услуг -- service class) качественно характеризует требуемые услуги по передаче данных через сеть ATM. Если приложение указывает сети, что требуется, например, передача голосового трафика, то из этого становится ясно, что особенно важными для пользователя будут такие показатели качества обслуживания, как задержки и вариации задержек ячеек, существенно влияющие на качество переданной информации -- голоса или изображения, а потеря отдельной ячейки с несколькими замерами не так уж важна, так как, например, воспроизводящее голос устройство может аппроксимировать недостающие замеры и качество пострадает не слишком. Требования к синхронности передаваемых данных очень важны для многих приложений -- не только голоса, но и видеоизображения, и наличие этих требований стало первым критерием для деления трафика на классы.

В результате было определено пять классов трафика, отличающихся следующими качественными характеристиками:

наличием или отсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR;

требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами;

типом протокола, передающего свои данные через сеть ATM, -- с установлением соединения или без установления соединения (только для случая передачи компьютерных данных).

Таблица 5 - Классы АТМ трафика

Классы трафика	Характеристика
А	Постоянная битовая скорость (Constant Bit Rate, CBR)
	Необходимы временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными
	С установлением соединения
	Примеры: голосовой трафик, трафик телевизионного изображения
В	Переменная битовая скорость (Variable Bit Rate, VBR)
	Необходимы временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными
	С установлением соединения
	Примеры: компрессированный голос, компрессированное видеоизображение
С	Переменная битовая скорость (Variable Bit Rate, VBR)
	Не требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными
	С установлением соединения
	Примеры: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам с установлением соединения: frame relay, X.25, TCP
D	Переменная битовая скорость (Variable Bit Rate, VBR)
	Не требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными
	Без установления соединения
	Примеры: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам без установлением соединения: IP, Ethernet, SNMP.
X	Тип трафика и его параметры определяются пользователем

В технологии ATM для каждого класса трафика определен набор количественных параметров, которые приложение должно задать. Например, для трафика класса А необходимо указать постоянную скорость, с которой приложение будет посылать данные в сеть, а для трафика класса В -- максимально возможную скорость, среднюю скорость и максимально возможную пульсацию. Для голосового трафика можно не только указать на важность синхронизации между передатчиком и приемником, но и количественно задать верхние границы задержки и вариации задержки ячеек.

В технологии ATM поддерживается следующий набор основных количественных параметров:

Peak Cell Rate (PCR) -- максимальная скорость передачи данных;

Sustained Cell Rate (SCR) -- средняя скорость передачи данных;

Minimum Cell Rate (MCR) -- минимальная скорость передачи данных;

Maximum Burst Size (MBS) -- максимальный размер пульсации;

Cell Loss Ratio (CLR) - доля потерянных ячеек;

Cell Transfer Delay (CTD) - задержка передачи ячеек;

Cell Delay Variation (CDV) - вариация задержки ячеек.

Параметры скорости измеряются в ячейках в секунду, максимальный размер пульсации -- в ячейках, а временные параметры -- в секундах. Максимальный размер пульсации определяет количество ячеек, которое приложение может передать с максимальной скоростью PCR, если задана средняя скорость. Доля потерянных ячеек является отношением потерянных ячеек к общему количеству отправленных ячеек по данному виртуальному соединению. Так как виртуальные соединения являются дуплексными, то для каждого направления соединения могут быть заданы разные значения параметров.

Соглашение между приложением и сетью ATM называется трафик-контрактом. Основным его отличием от соглашений, применяемых в сетях frame relay, является выбор одного из нескольких определенных классов трафика, для которого наряду с параметрами пропускной способности трафика могут указываться параметры задержек ячеек, а также параметр надежности доставки ячеек.

Расчёт трафика, генерируемого абонентами объектов

Для Винницкой области приведём пример расчёта количества пользователей для всех служб и классов. При этом будем пользоваться таблицей процентного соотношения числа пользователей. При определении количества абонентов по каждой службе на объектах сети учитываем, то что в каждый момент времени одновременно в сети работает только w=5 (%) от общего количества абонентов.

Телефония:

Факс цветной:

Видео-телефония:

Поиск видео:

Поиск документов:

Передача данных:

Аналогичным образом рассчитываем количество пользователей всех служб и классов для остальных 24 областей. Результаты расчетов приведем в таблице №6.

Произведем уточнение УАТС и ЦС, для этого количество абонентов УАТС разделим на 10, а количество абонентов ЦС на 100.

Телефония:

Факс цветной:

Видео-телефония:

Поиск видео:

Поиск документов:

Передача данных:

Аналогичным образом рассчитываем количество пользователей всех служб и классов для остальных 24 областей. Результаты расчетов приведем в таблице №7.

Интенсивность трафика (бит/сек), генерируемого абонентами і-го объекта, определяется как суммарный информационный поток, поступающего в областной узел коммутации от всех шести служб в час наибольшей нагрузки (ЧНН):

, i = 1, 2, …25(1)

где k - номер строки соответствующей службы в таблице 1;

К - общее количество этих служб;

- матрица интенсивности трафика в ЧНН по i -м объектам и k-м службам:

,(2)

где - нагрузка і-го областного центра к-й службы;

- класс пользователей;

- средняя скорость трафика генерируемого к-й службой;

,(3)

где - пиковая скорость;

- коэффициент пачечности;

- количество абонентов класса , службы к;

- количество вызовов в ЧНН генерируемых абонентами класса службы к;

- длительность вызова.

Приведем расчет для Винницкой области:

Телефония:

бит/с

Факс(цветной):

бит/с

Видеотелефония:

бит/с

Поиск видео:

бит/с

Поиск документов:

бит/с

Передача данных:

бит/с

бит/с

Аналогично выполним расчеты для остальных 24 областных центров, и результаты занесем в таблицу №8.

Просчитаем интенсивность трафика области, как сумму интенсивностей трафика каждой службы:

Расчеты аналогично выполним для остальных 24 областных центров, и занесем в таблицу №9.

Общая нагрузка делится на две составляющие: одна, замыкаемая внутри зоны (внутренняя) , и вторая - внешняя нагрузка , исходящая в другие зоны. Их соотношение задается исходя из эмпирического опыта, в нашем случае, 80% + 20%. Таким образом:

бит/с

бит/с

Результаты расчетов для всех областей приведем в таблицах №10 и №11.

Формирование матрицы информационного тяготения

Матрица информационного тяготения между узлами сети задает информационный поток между каждой парой этих узлов в прямом и обратном направлении. В общем случае элементы этой матрицы несимметричны относительно главной диагонали, т.е. прямой и обратный потоки могут не совпадать по интенсивности. Расчет матрицы информационного тяготения в данном проекте осуществляется на основе совместного учета двух факторов влияния - информационного тяготения по расстоянию и по нагрузке. Каждый из этих факторов формализуется с помощью соответствующих коэффициентов информационного тяготения по нагрузке и расстоянию , а их совместное влияние определяется коэффициентом . Матрица коэффициентов информационного тяготения по нагрузке:

,(4)

где - суммарный внешний трафик

Условия нормировки величин выбраны таким образом, чтобы выполнялось требование:

(5)

Информационное тяготение по расстоянию (Таблица 3.4) определено эмпирически по принципу «Чем дальше расположены объекты друг от друга, тем меньше ожидаемый информационный поток между ними». Разумеется, это всего лишь одна из возможных приближенных оценок факторов влияния.

Пусть

(6)

относительное расстояние между i-м и j-м объектами (областными узлами связи). Тогда коэффициент тяготения по расстоянию можно определить как обратную величину:

,(7)

где - нормировочный коэффициент из условия:

, или (8,9)

Совместный учет двух факторов влияния определяется в виде:

,(10)

где -(11)

нормировочный коэффициент выбранный из условия, что

.(12)

Зная коэффициенты информационного тяготения между объектами можно сформировать матрицу информационного тяготения между объектами сети (Таблица 16):

(13)

В эту матрицу на позиции диагональных элементов следует записать значение трафика, замыкающегося внутри соответствующего объекта сети:

(14)

Приведем расчет для Винницкой области:

Коэффициенты информационного тяготения по нагрузке :

Днепропетровск
Донецк
Житомир
Запорожье
Ив. Франковск
Киев
Кировоград
Луганск
Луцк
Львов
Николаев
Одесса
Полтава
Ровно
.Симферополь
Сумы
Тернополь
Ужгород
Харьков
Херсон
Хмельницкий
Черкассы
Чернигов
Черновцы

Расчеты, полученные таким образом занесем в таблицу №12.

Относительное расстояние между объектами :

Днепропетровск	645/	11540=	0,0559
Донецк	868/	11540=	0,0752
Житомир	125/	11540=	0,0108
Запорожье	748/	11540=	0,0648
Ив. Франковск	366/	11540=	0,0317
Киев	256/	11540=	0,0222
Кировоград	316/	11540=	0,0274
Луганск	1057/	11540=	0,0916
Луцк	382/	11540=	0,0331
Львов	360/	11540=	0,0311
Николаев	471/	11540=	0,0408
Одесса	428/	11540=	0,0371
Полтава	593/	11540=	0,0513
Ровно	311/	11540=	0,0269
Симферополь	844/	11540=	0,0731
Сумы	602/	11540=	0,0521
Тернополь	232/	11540=	0,0201
Ужгород	575/	11540=	0,0498
Харьков	734/	11540=	0,0636
Херсон	521/	11540=	0,0451
Хмельницкий	120/	11540=	0,0103
Черкассы	343/	11540=	0,0297
Чернигов	396/	11540=	0,0343
Черновцы	247/	11540=	0,0214

Расчеты, полученные таким образом занесем в таблицу №13.

Промежуточная величина :

Днепропетровск	1/	0,0559=	17,89
Донецк	1/	0,0752=	13,29
Житомир	1/	0,0108=	92,59
Запорожье	1/	0,0648=	15,432
Ив. Франковск	1/	0,0317=	31,55
Киев	1/	0,0222=	45,045
Кировоград	1/	0,0274=	36,496
Луганск	1/	0,0916=	10,918
Луцк	1/	0,0331=	30,211
Львов	1/	0,0311=	32,056
Николаев	1/	0,0408=	24,501
Одесса	1/	0,0371=	26,963
Полтава	1/	0,0513=	19,46
Ровно	1/	0,0269=	37,106
Симферополь	1/	0,0731=	13,673
Сумы	1/	0,0521=	19,169
Тернополь	1/	0,0201=	49,74
Ужгород	1/	0,0498=	20,069
Харьков	1/	0,0636	15,722
Херсон	1/	0,0451=	22,15
Хмельницкий	1/	0,0103=	96,167
Черкассы	1/	0,0297=	33,644
Чернигов	1/	0,0343=	29,14
Черновцы	1/	0,0214=	46,72

Расчеты, полученные таким образом занесем в таблицу №14.

Промежуточные расчеты :

Расчеты, полученные таким образом занесем в таблицу №15.

Нормировочный коэффициент :

Расчеты, полученные таким образом занесем в таблицу №16.

Коэффициент тяготения по расстоянию :

Днепропетровск	/	0,0559=	0,02296
Донецк	/	0,0752=	0,01706
Житомир	/	0,0108=	0,1187
Запорожье	/	0,0648=	0,0198
Ив. Франковск	/	0,0317=	0,04045
Киев	/	0,0222=	0,057834
Кировоград	/	0,0274=	0,04685
Луганск	/	0,0916=	0,014
Луцк	/	0,0331=	0,03876
Львов	/	0,0311=	0,041
Николаев	/	0,0408=	0,0314
Одесса	/	0,037=	0,0346
Полтава	/	0,0513=	0,02497
Ровно	/	0,0269=	0,048
Симферополь	/	0,0731=	0,0175
Сумы	/	0,0521=	0,0246
Тернополь	/	0,0201=	0,0638
Ужгород	/	0,0498=	0,02576
Харьков	/	0,0636	0,02017
Херсон	/	0,0451=	0,0284
Хмельницкий	/	0,0103=	0,1246
Черкассы	/	0,0297=	0,0432
Чернигов	/	0,0343=	0,0374
Черновцы	/	0,0214=	0,05995
Сумма	1,0

Расчеты, полученные таким образом занесем в таблицу №17.

Произведем расчет суммарных коэффициентов тяготения :

Сначала рассчитаем :



Днепропетровск	=	0,041711
Донецк	=	0,044157
Житомир	=	0,054522
Запорожье	=	0,027598
Ив. Франковск	=	0,035302
Киев	=	0,070917
Кировоград	=	0,033384
Луганск	=	0,026968
Луцк	=	0,030156
Львов	=	0,048113
Николаев	=	0,031437
Одесса	=	0,043112
Полтава	=	0,029157
Ровно	=	0,037154
Симферополь	=	0,031316
Сумы	=	0,026643
Тернополь	=	0,022929
Ужгород	=	0,022929
Харьков	=	0,035854
Херсон	=	0,026897
Хмельницкий	=	0,058940
Черкассы	=	0,036416
Чернигов	=	0,030583
Черновцы	=	0,035272

Расчеты сводим в таблицу №18.

Для облегчения расчета суммарного коэффициента тяготения, рассчитываем суму:

Расчеты сводим в таблицу №19.

Определим нормировочный коэффициент :

Расчеты сводим в таблицу №20.

Рассчитываем суммарный коэффициент информационного тяготения:

Днепропетровск	0,041711	*=		0,046390
Донецк	0,044157	*=		0,049111
Житомир	0,054522	*=		0,060639
Запорожье	0,027598	*=			0,030695
Ив. Франковск	0,035302	*=			0,039263
Киев	0,070917	*=			0,078873
Кировоград	0,033384	*=			0,037130
Луганск	0,026968	*=			0,029993
Луцк	0,030156	*=			0,033539
Львов	0,048113	*=			0,053511
Николаев	0,031437	*=			0,034964
Одесса	0,043112	*=			0,047949
Полтава	0,029157	*=			0,032428
Ровно	0,037154	*=			0,041323
Симферополь	0,031316	*=		0,034829
Сумы	0,026643	*=			0,029632
Тернополь	0,022929	*=			0,045138
Ужгород	0,022929	*=			0,025502
Харьков	0,035854	*=			0,039876
Херсон	0,026897	*=			0,029915
Хмельницкий	0,058940	*=			0,065553
Черкассы	0,036416	*=			0,040502
Чернигов	0,030583	*=			0,034015
Черновцы	0,035272	*=			0,039229

Аналогично проведем расчеты для 24 областей, и результаты занесем в таблицу №21.

Информационное тяготение между объектами сети , (бит\с):

Днепропетровск	0,046390			*	=	11062541,04
Донецк	0,049111			*	=	11711307,89
Житомир	0,060639			*	=	14460448,66
Запорожье		0,030695		*	=	7319667,35
Ив.Франковск		0,039263		*	=	9235191,54
Киев		0,078873		*	=	18808615,39
Кировоград	0,037130	0,037130		*	=	8854171,59
Луганск		0,029993		*	=	7152378,60
Луцк		0,033539		*	=	7997915,87
Львов		0,053511		*	=	12760478,17
Николаев		0,034964		*	=	8337724,12
Одесса		0,047949		*	=	11434220,81
Полтава		0,032428		*	=	7733056,24
Ровно		0,041323		*	=	9854141,59
Симферополь	0,034829			*	=	8305536,05
Сумы		0,029632		*	=	7066162,86
Тернополь		0,045138		*	=	10763949,26
Ужгород		0,025502		*	=	6081371,26
Харьков		0,039876		*	=	9509144,03
Херсон		0,029915		*	=	7133724,29
Хмельницкий		0,065553		*	=	15632225,22
Черкассы		0,040502		*	=	9658324,64
Чернигов		0,034015		*	=	8111315,90
Черновцы		0,039229		*	=	9354790,56

В диагонали матрицы тяготения размещаем значения .

Аналогично рассчитываем элементы матрицы информационного тяготения между остальными объектами сети. Расчеты приведены в таблице №22.

Синтез структуры сети и формирование матрицы связей

Структура сети, синтезируемой по принципу коммутируемой топологии, является радиально-узловой. Такую структуру ещё называют иерархической звездой, т.к. в ней присутствуют несколько иерархически упорядоченных уровней узлообразования. Обычно иерархию узлов в территориальных сетях образуют местные, областные, зональные, главные узлы.

Узлы самого нижнего уровня иерархии определяют уровень доступа, а самого высокого - уровень ядра сети. Узлы промежуточных иерархических уровней формируют подуровни уровня распределения.

Радиальные связи, объединяющие узлы различных уровней называют магистралями. В случаях экономической целесообразности в синтезируемую структуру сети могут быть введены связи, соединяющие узлы одного уровня иерархии. Такие связи называют поперечными. Критерии экономической целесообразности введения поперечных связей обычно отражают допустимый уровень загрузки линии связи, который для каждого уровня иерархии узлов может быть различным.

В данном курсовом проекте предполагается выполнить синтез структуры сети АТМ, включающей три уровня иерархии узлов:

областные узлы - уровень доступа;

зональные узлы - уровень распределения;

главный узел - уровень ядра.

Структура синтезируемой сети отражается матрицей связей С=|| cij || (матрицей весов ребер графа сети). При этом значение элемента cij определяется значением ближайшей величины модуля STM-n, превышающего загрузку связи (yij либо yji).

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2 - Формирование зональной сети

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 3 - Формирование магистральной сети

Формирование зональной сети

Областные узлы коммутации разбиваются на заданные по варианту количество зон. Закрепление і-го областного узла за j-м зональным центром осуществляется по критерию:

(15)

где г ( i , j ) - элемент матрицы информационного тяготения между соответствующей парой узлов сети.

R ( i, j ) - элемент матрицы расстояний между областными центрами Украины (Приложение А).

Закрепление 1-го областного узла за j-м зональным центром, используя формулу (15):

Винница-Запорожье7574193,52/748 = 9785,651536

Винница-Полтава 7536574,50/ 593= 13040,56701

Винница-Львов 18052721,30/ 360= 35445,77268

Винница-Киев29979991,74/ 256= 73471,15387

Винница-Симферополь13274701,76/ 844= 9840,682522

MAX=73471,15387

Полученное значение принадлежит потоку Винница-Киев, следовательно Винница закрепляется за зональным центром Киев.

Результат расчета приведены в таблице № 23, а выбор закрепления областного центра за зоной в таблице №24.

Областные узлы каждой зоны соединяются радиальными связями со своим зональным узлом.

После того как закончено формирование зоновой сети осуществляется синтез магистральной сети. Для этого каждый зональный узел соединяется радиальной связью с центральным узлом, расположенным в г. Киеве.

Формирование матрицы связи

Формирование матрицы связи производится на основании рассчитанной матрицы информационного тяготения ( i , j ) в два этапа:

1) Связи областных узлов с их зональным узлом Jр необходимо зафиксировать в матрицы связи С. Для этого требуется определить величину потоков, обеспечивающих загрузку соответствующей связи в прямом и обратном направлениях. В прямом направлении - это соответственно суммарный исходящий из узла і поток пакетов, т.е.

2)

iJр = iисх (16)

где Jр - элемент множества зон М ().

Для узла 1 прямой поток () ==бит/с=238,4 Мбит/с

Поток обратного направления, входящий от зонального узла Jр к областному узлу i определяется суммарным потоком пакетов от узлов остальных зон сети и равен сумме элементов i-го столбца матрицы интенсивности:

(17)

Для узла 1 обратный поток ():

=275775675,13=275,7 Мбит/с Расчеты для остальных 24 узлов приведены в таблице № 25.

2) Величина потока на магистрали (соединяющей зональный узел Jр и центральный узел коммутации К) тоже фиксируется в матрице связи С и определяется двумя составляющими: прямым и обратным потоками. Каждая из этих составляющих рассчитывается отдельно.

Для каждой зоны р (р=1..m , ) определено множество объектов L, которое определяет количество узлов в данной зоне.

Прямой поток определяется как сумма исходящих потоков всех узлов зоны (включая зональный центр), за вычетом тех потоков, которые замыкаются внутри зоны.

(18)

(19)

(20)

Прямой поток из зонального узла 2 (Львов) в центральный узел коммутации Киев:

25-К =969,08Мбит/с

Обратный поток определяется как сумма приходящих потоков ко всем узлам зоны (включая зональный узел) за вычетом потоков, генерируемых узлами данной зоны друг к другу.

(21)

(22)

(23)

Обратный поток из центрального узла коммутации Киев в зональный узел 2 (Львов):

2-К=1221,06Мбит/с

Как на зональном уровне (между узлом доступа и узлом зона) так и на магистральном уровне (между зональным узлом и центральным узлом) из двух потоков (прямой и обратный) выбирается максимальный.

Расчеты для остальных узлов приведены в таблице № 26.

По полученным результатам составляем матрицу прямых связей (таблица №27), информационные потоки приводим к величинам потоков синхронной цифровой иерархии.

При этом помним, что синхронный транспортный модуль SDH имеет такие скорости передачи:

STM-1	155,52 Мбит/с
STM-4	622 Мбит/с
STM-16	2488 Мбит/с

Рисунок 4 - Магистральная и зональная сеть

Выбор оборудования

Выбор типа коммутатора и определение типа его модулей производится в зависимости от его места в сети. Аналогично иерархии построения сети выделяют три типа коммутаторов:

коммутаторы доступа;

коммутаторы распределения;

коммутатор ядра.

Коммутаторы доступа могут обладать относительно невысокой пропускной способностью внутренней шины, достаточной лишь для прохождения потока поступающего (или исходящего) из областного узла сети. Однако для них необходимо предусмотреть поддержку других технологий, которые могут быть использованы в качестве сетей доступа к сети АТМ.

К коммутаторам зон предъявляются повышенные требования с точки зрения пропускной способности коммутатора, т.к. их основная задача - концентрация потоков, поступающих от нескольких узлов сети, в один высокоскоростной поток.

Коммутатор ядра - представляет собой наиболее высокопроизводительный коммутатор сети, коммутирующий высокоскоростные потоки. Так как при выходе из строя центрального коммутатора нарушается работоспособность сети, а так же ее возможности по выходу на внешние сети, то необходимо предусмотреть резервирование модулей данного коммутатора.

Коммутатор ядра является центром сети и соответственно самым производительным. Используем коммутатора Cisco 12012. Поскольку при выходе из строя коммутатора ядра радиально узловая сеть теряет работоспособность, то нужно дублировать коммутатора ядра.

Таблица 29 - Оборудование для узлов сети.

Объект сети	Узел доступа	Зональный узел	Ядро сети/Резерв
Винница	ASX-200BX
Днепропетровск	ASX-200BX
Донецк	ASX-200BX
Житомир	ASX-200BX
Запорожье	ASX-200BX	Cisco 12008
Ив. Франковск	ASX-200BX
Киев	ASX-200BX	Cisco 12008	Cisco 12012 - 1/1
Кировоград	ASX-200BX
Луганск	ASX-200BX
Луцк	ASX-200BX
Львов	ASX-200BX	Cisco 12008
Николаев	ASX-200BX
Одесса	ASX-200BX
Полтава	ASX-200BX	Cisco 12008
Ровно	ASX-200BX
Симферополь	ASX-200BX	Cisco 12008
Сумы	ASX-200BX
Тернополь	ASX-200BX
Ужгород	ASX-200BX
Харьков	ASX-200BX
Херсон	ASX-200BX
Хмельницкий	ASX-200BX
Черкассы	ASX-200BX
Чернигов	ASX-200BX
Черновцы	ASX-200BX

Коммутатор ForeRunner ASX-200BX - модульный АТМ-коммутатор производительностью 2,5 Гб/с, который может поддерживать до 24 ATM портов. Его малый размер и низкая стоимость делает его идеальной платформой для обеспечения услуг АТМ в небольших центральных офисах и доступа пользователей. Поддерживает интерфейсы LAN/WAN ( E1, E3, АТМ, CES, Frame Relay), скорости от 2 Мб/с до 622 Мб/с, внутреннюю латентность около 10 микросекунд, до 385 вызовов в секунду.

Программное обеспечение Fore Thought дает возможность установления коммутируемых, постоянных и интеллектуальных соединений; обеспечивает четыре уровня приоритетов качества обслуживания, использование стандартных протоколов для организации и оптимизации соединений в среде АТМ.

Коммутатор Cisco BPX 8600 Series Wide-Area Switch

Стандартный коммутатор АТМ с усовершенствованными возможностями АТМ и IP.

Скорость коммутации данных 10 и 20 гигабит в секунду; шасси с 15 слотами.

Стандартные интерфейсы:

DS3/E3 (45/34 мегабит в секунду);

ОС-3/STM-1 (155 мегабит в секунду);

OC-12/STM-4 (622 мегабита в секунду).

Управление каждым виртуальным соединением.

Самые широкие возможности буферизации, гарантирующие качество услуг при пиковом трафике (до миллиона буферных ячеек на карту).

Высокая плотность портов и самая низкая стоимость на одного пользователя.

Высокая плотность соединений (до 64 тысяч соединений на карту) для постоянных виртуальных каналов (PVC) и коммутируемых виртуальных каналов (SVC).

Стопроцентная избыточность для поддержания надежности на самом высоком уровне.

Распределенные функции АТМ на каждой карте для быстрой и эффективной обработки данных.

Гарантированное предоставление полосы пропускания по требованию.

Полная реализация технологии виртуального источника/виртуального приемника (VS/VD) в соответствии со спецификациями Форума АТМ по управлению трафиком (ATM Forum's Traffic Management Specificatons) версия 4.0, что позволяет добиваться наивысшей эффективности использования полосы пропускания.

Самая первая полная реализация передачи данных между ЛВС и ГВС с доступной скоростью (ABR).

Cisco 12000

Серия Cisco 12000 представлена двумя моделями -- Cisco 12008 и Cisco 12012, обеспечивающими установку до 8 и 12 модулей соответственно.

Маршрутизатор Cisco 12008 поддерживает установку до 84 интерфейсов DS3, 28 интерфейсов OC-3c/STM1c, 28 интерфейсов OC-12c/STM4c, либо 7 интерфейсов OC-48c/STM16c.

Модель Cisco 12012 обеспечивает одновременную работу до 132 интерфейсов DS3, 44 интерфейсов OC-3c/STM1c, 44 интерфейсов OC-12c/STM4c, либо 11 интерфейсов OC-48c/STM16c.

Выводы

Заданием данного курсового проекта было разработать и построить мультисервисную транспортную сеть на основе технологии SDH, которая бы обеспечивала предоставление разнообразных услуг (телефония, факс, поиск видео, передача данных, поиск документов) с соответствующим классом качества.

Структура сети была выбрана - радиально-узловая, которая обеспечивает связь областных центров между собой и имеет три ровных иерархии:

Уровень доступа - областные центры;

Уровень распределения - Львов, Киев, Полтава, Запорожье, Симферополь;

Уровень ядра - Киев;

Были проведены расчеты для привязки узлов уровня доступа к зональным узлам радиальными связями, а зональные узлы радиальными связями соединяются с центральным узлом.

После проведения расчетов нагрузки на магистральных потоках было выбрано соответствующее коммутационное оборудование на всех узлах разных уровней иерархии.

Радиально узловая структура сети является целесообразной с точки зрения экономичности, однако нуждается в дополнительных затратах на установление в центральном узле дублирующего коммутатора ядра, поскольку при выходе его из строя нарушается работа сети и узлы уровня доступа не будут иметь связь между собой.

В данной сети используется технология передачи данных АТМ, обеспечивающая пользователей всевозможными видами современных услуг с высоким качеством связи. АТМ построена на основе SDH использующего модули STM. На сегодняшний день данная технология уступает место Ethernet - технология Ethernet предлагает то же качество услуг, большие скорости и дешевле оборудование. Уже существуют технология EoSDH - передача непосредственно Ethernet трафика по наследованным оптическим сетям, появилась технология Ethernet over SONET/SDH.

Также вместо введения поперечных связей, то есть прокладки новых волоконно-оптических кабелей, я думаю, более экономично было бы использование технологии WDM - спектрального уплотнения каналов, позволяющей одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. Технология WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность канала, причем она позволяет использовать уже проложенные волоконно-оптические линии. И установки более скоростного оконечного оборудования.

Список использованной литературы

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети, учебник для вузов, СПб: Питер, 2002.

2. Методическое руководство по „Проектированию мультисервисной сети”, разработанное кафедрой «Сети связи», Одесса

3. А.Н. Назаров, М.В. Симонов АТМ технология высокоскоростных сетей, ЭКО-ТРЕН, Москва, 1992.

Размещено на allbest.ru